Раствор для травления сталей

 

<»>827595

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09 11.78 (21) 2718309/22-02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 01 10.81 (51) М Кч з С 23 F 1/00

С 23 G 1/04

С 09 К 13/04

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.7.025: . 621.794.42 (088.8) -1 - . ° .

:-4 i <".4 Рф 4 (72) Авторы изобретения!

Н. Ю. Василенко, Д. Ф. Шульга, H. В. Васильева, Н. П. Руденко, Т. Ф. Кизилова и Ф. К. Клименко

С 1

Ф (71) Заявитель Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (54) РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ СТАЛЕЙ

Серная кислота 90 — 240

Сернокислое железо 100 †2

Иоднокпслый калий 0,1 — 2,0

Изобретение относится к способам обработки металлов химическими средствами, а именно к предотвращению коррозии металлов в кислых растворах, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.

Известен сульфатный раствор, ингибированный добавкой оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФК), которая в присутствии катионов Fe+ и Ге+- увеличивает защитный эффект применяемых ингибиторов (1).

К недостаткам раствора следует отнести тот факт, что добавка только усиливает ингибирующие свойства применяемых ингибиторов типа смеси лаурилпиридиния сульфата и сероуглерода и не является ингибитором без указанных композиций, т. е. не защищает металл от кислотной коррозии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является раствор для травления стали, содержащий серную кислоту, сернокислое железо и генгибитор коррозии, например ПКЦ, КПИ-1 И-15К и др. (21.

Недостатком этого раствора является длительность травления и, кроме того, растравливание поверхности.

Целью изобретения является повышение скорости удаления окалины и предотвращение растравливания основы.

Поставленная цель достигается тем, что раствор содержит в качестве ингибитора поднокислый калий при следующем соотношении компонентов, г/л:

В травильный раствор вводится иоднокислый калий в пределах 0,1 — 2 г/л. При содержании его в растворе ниже 0,1 г/г наблюдается уменьшение степени защиты металла, а также уменьшается скорость растворения окалины. Добавка иоднокислого калия более 2 г/л нецелесообразна, 2С так как увеличение концентрации добавки существенно не увеличивает коэффициент торможения процесса кислотной коррозии.

Обработку углеродистой и легированной сталей осуществляют в растворах серной кислоты и сернокислого железа, исходная концентрация Не$04 240 г/л. При травлении происходит выработка кислоты до содержания Н $04 90 г/л. Травильный исходный раствор готовится на маточниЗ0 ке — растворе, получаемом при регенера827595 ции отработанного травильного сернокислого раствора, и верхний предел по содержанию серной кислоты (240 г/л) оговорен особенностью процесса регенерации отработанного травильного раствора. При содержании серной кислоты ниже 90 г/л процесс травления нецелесообразен из-за увеличения времени травления металла.

Сернокислое железо в исходном растворе содержится в количестве не ниже

100 г/л, что также является следствием григотовления раствора на маточнике.

Верхний предел по содержанию сернокислого железа 260 г/л. Накопление сернокислого железа связано с выработкой серной кислоты. При содержании его в травильном растворе выше 260 г/л наблюдается увеличение времени травления ме талла, для уменьшения которого необходимо увеличить температуру травления выше

90 С.

При травлении металла в травильном растворе при температуре ниже 80 С увеличивается время травления металла, а при температуре выше 90 С ухудшаются условия труда, так как увеличивается загазованность атмосферы парами серной кислоты над травильными ваннами. Кроме того, повышение температуры выше 90 С непроизводительно увеличивает энергозатраты.

Пример применения раствора. Снятие окалины с образцов катанки углеродистой и легированной сталей производят в растворе серной кислоты и сернокислого железа. Исходный травильный раствор содержит H>SO4 240 г/л, FeSO4 90 г/л. В процессе травления происходит выработка серной кислоты с соответствующим накоплением сернокислого железа. Травление металла осуществляется при температуре

80 С. После травления металл промывают в проточной холодной воде. При травлении были взяты углеродистая ст. 10 и ст. 35, легированная ЗОХГСА, 1,2ХМФ. Данные испытаний приведены в табл. 1 — 3.

Таблица 1

Влияние добавки KI04 на время удаления окалины

Состав тра вильного раствора, г/л

Ускорение снятия окалины, t травильного раствора, ОС

Время удаления окалины, .ки и

Содержание добавки

Л!арка стали

Н2,.SO4! eS0, К!О, оа! в

Ст. 10

То жс

Ст. 10

То же

6,8

6, 5

6,1

5,5

5,7

6,0

Минимальное

Оптимà ibiIOc

1 !

Максимальное

4,5

11

19

L6

11 — >>— — >>

Ст. 35

То же — >>— — >>— — >>—! ! 9 ,18

17

5,5

5,0

4,5

4,8

5,0

Минимальное

Оптимальное

Мпнималы ос

12Х! МФ

То же

4,5

7,1

1,0

Минимальное

О пима ьное — >>— — >>— — >>— — >>—

Максим льпое — >>—

Ст. 10

То же — >>—

0,1

0,5

1,0

2,0

2,5

0,05

0,1

0,5

19

19

4

Мииим; льпое

Оптимальное — >>— — >>— — »вЂ”

12Х 1МФ

То же — >>— — >>—

Максималыгос

Минимальное

Оптимальное

Максимальное

Таким образом, для углеродистых сталей оптимальная концентрация KI04

0,5 — 2 г/л, а для легированной 1 2Х1МФ

0,1 — 0,5 г/л.

В табл. 2 приведены данные по шероховатости поверхности (Ra, мкм) углеродистых и легированных сталей при введении добавки KIO4 в травильный раствор состава: Н.SO4 240 г/л; FeSO4 100 г/л при температуре 80 С.

Так, при травлении углеродистой стали без добавки иоднокислого калия шероховатость составляет 3,12 — 3,42 мкм, для легированной стали 12Х1МФ 3 мкм.

240

100

О,!

0,5

1,0

2,0

2,5

0,5

1,0

2,0

2,5

0,05

0,1

0,5

1,0

2,0

2,5

1О

20

13,1

12,5

1 1,1

1 2,2

13,0 !

3,1

13,15

6,0

5,6

5,1

4,9

4,9

5,5

12,1

1 1,6

10.7

1 1,3

827595

Наряду с уменьшением шероховатости поверхности углеродистой и легированной сталей введение в травильный раствор до бавки иоднокислого калия позволяет полу5 чить поверхность протравленного металла светлого цвета с ярким металлическим блеском.

Шероховатость Ra, мкм о

3 0,1 1,О доба в к а К!О„г/л

Марка стали

2,0

Ст. 10, 3,42 3,35 1,38 2,60

Ст. 35 3„12 3,05 2,01 2,95 10

12Х1МФ 3 00 2 60 3 22 I 3,00

1 ( (Введение добавки иоднокислого калия (в концентрации 0,1 — 1,0 г/л) позволяет несколько улучшить микрорельеф поверх- 15 ности в пределах одного класса чистоты.

Для углеродистой стали шероховатость поверхности (Ra, мкм) составляет 1,38—

3,35, а для стали 12Х1МФ вЂ” 2,60 — 3,22.

Таблица 3

Состав травильного раствора, г/л

Концентрация, г/л

Марка стали

2,5

0,05

0,1

0,5

Р, 1 P 7 Р (1 Р ) 7 Р, 1 j Р / н so4)Feso

Температура 80 С

Сталь 10

Сталь 35

ЗОХГСА

98,8!

1,6! 512 2,6 70 ) 19

2,2, 320 2,5 100 1 9,2

7,2 24,6, 28,8 19,1 1 37,0

24 О

Температура 90 С

24О 90 Сталь 10! Сталь 35

ЗОХГСА

43 37

42 34! — ) — — 60 27

83 !50

36 16,1 39 — 20

В зависимости от концентрации иодно- 20 кислого калия (0,05 — 2,5 г/л) торможение коррозии д составляет для углеродистой стали от,1,6 до 31,6, для легированной стали от 7,2 до 37.

Введение иоднокислого калия в травильный раствор в пределах 0,1 — 2 г/л уменьшает время удаления окалины на

5 — 18%. При этом улучшается поверхность протравленного металла. Введение добавки позволяет защитить металл от кислотной 30 коррозии: степень защиты при оптимальной концентрации добавки для углероди стой стали 95,0 — 97,0% и для легированной стали 96,0 — 97,0%.

Процесс травления металла ведут при 35 температуре 80 — 90 С, добавка иоднокислого калия способствует торможению реакции коррозии от — 2 до — 40 в зависимости от ее концентрации в травильном растворе. 40

90 — 240

100 †2

0,1 — 2,0

Серная кислота

Сернокислое железо

Иоднокисчый калий

Раствор для травления сталей, содержащий серную кислоту, сернокислое желе- 45

Таблица 2

Данные шероховатости стали

Формула изобретения

Предлагаемая добавка — иоднокислый калий — является ингибитором кислотной коррозии углеродистой и легированной сталей.

В табл. 3 приведены данные скорости коррозии (р, г/л12 час) и коэффициенты торможения Р в зависимости от концентрации добавки при температуре травления

80 С и 90 С.

52 1 25,6 44 20,3 42 31,6

72 12,8 45 20,5 50 18,5

26,1 27,1 (66,2 10,7 67,3 10,5 зо и ингибитор коррозии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения скорости удаления окалины и предотвращения растравливания основы, он в качестве ингибитора содержит иоднокислый калий при следующем соотношении компонентов, г/л:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Подобаев Н. И. и Успенский Е. М.

Влияние оксиэтилидендифосфоновой кислоты на скорость коррозии стали 10 в ингибированных сульфатных растворах в присутствии катионов Fe+ н на процессы стравливанпя окалины. — «Прикладная химия», том LI, вып. 4, 1978, с. 837.

2. Реферативный журнал «Коррозия и защита от коррозии», 1971, № 1, К 175.